游戏引擎中的图形绘制技术

《游戏引擎应用实践》

3D Game Engine Programming and Its Application

教学大纲

一、课程性质与目的

本课程是为数字媒体艺术专业高年级本科生开设的选修修课。随着计算机性能的不断提高和3D图形加速卡的普及，计算机游戏也得到了飞速的发展，从原来的2D 游戏发展到现在形象逼真的3D设计，游戏开发尤其是游戏引擎的发展也经历了巨大的变革。

本课程讲授游戏引擎的发展、游戏引擎中的图形绘制技术、动画技术、人工智能技术以及游戏引擎的架构，最后讲授游戏引擎实例及应用。本课程旨在培养学生掌握游戏引擎的设计和应用，成为合格的游戏开发工程师。

二、教学基本内容及基本要求

第一章游戏引擎概述

1、教学内容：

(1)游戏引擎简介

(2)游戏的引擎进化发展史

(3)游戏引擎未来的发展趋势

2、教学要求：

(1)掌握：

(2)理解：

(3)了解：游戏的引擎进化发展史和发展趋势

第二章游戏引擎中的图形绘制技术

1、教学内容：

(1)纹理映射

(2)光照模型

(3)多通道渲染

(4)视锥剪裁

(5)硬件加速

(6)Billboards技术

(7)地形绘制

(8)LOD技术

(9)空间八叉树、KD树、BSP树

(10)可见性

2、教学要求：

(1)掌握：纹理映射、光照模型、视锥剪裁、Billboards、LOD、空间八叉树、

可见性等技术

(2)理解：多通道渲染、硬件加速、KD树、BSP树等方法

(3)了解：

第三章游戏引擎中的动画技术

1、教学内容：

(1)关键帧动画

(2)角色设置

(3)逆运动学技术

(4)基于物理的动画技术

(5)粒子系统

(6)碰撞检测

2、教学要求：

(1)掌握：关键帧动画、逆运动学、粒子系统、碰撞检测等技术

(2)理解：角色设置、基于物理的动画技术

(3)了解：

第四章游戏引擎中的人工智能技术

1、教学内容：

(1)有限状态机

(2)决策树

(3)规则库系统

(4)模糊理论

(5)神经网络

(6)路径规划

2、教学要求：

(1)掌握：有限状态机、决策树、规则库、神经网络等人工智能技术

(2)理解：

(3)了解：模糊理论和路径规划技术

第五章 3D游戏引擎的架构

1、教学内容：

(1)加载模块

(2)DLL管理模块

(3)引擎管理模块

(4)UI模块

(5)渲染模块

(6)文件管理模块

(7)游戏逻辑功能模块

(8)游戏AI功能模块

2、教学要求：

(1)掌握：3D游戏引擎的架构中的模块划分及各模块的功能

(2)理解：

(3)了解：

第六章游戏引擎实例及应用

1、教学内容：

(1)典型引擎模块

(2)应用实例

2、教学要求：

(1)掌握：典型引擎的应用

(2)理解：

(3)了解：

三、本课程与其它相关课程的联系与分工

先修课程：高等数学、线性代数、C程序设计、数据结构。

四、课程各教学环节和各篇章(节)学时分配

五、本课程采用的教学方法和教学手段

本课程主要采用多媒体教学手段，采用多媒体课件以及现场操作演示。由于本课程实践性很强，所以最好有条件全部学时采用多媒体教学。

六、教材及教学参考资料

参考书：

Dave Astle, Kevin Hawkins. Beginning OpenGL Game Programming, Thomson Course Technology Press, 2004.

Stefan Zerbst, Oliver Duval. 3D Game Engine Programming, Thomson Course Technology Press, 2004.

David H. Eberly. 3D Game Engine Design：a practical approach to real-time computer graphics, Morgan Kaufmann Press, 2001.

Kenneth C. Finney. 3D Game Programming All in One, Thomson Course Technology Press, 2004.

七、本课程的考核方法及成绩评定标准

本课程采用考试与平时成绩相结合的考核方式，其考核方法为：

平时及作业：40%

实验报告：60%

八、其它问题的说明

1、实践环节教学内容的安排与要求：

实践环节安排配合教学内容安排相应的实验，以进一步培养学生的动手能

力、设计能力和解决问题的能力。

(1)学习并编程实现游戏引擎中的技术：纹理映射技术、Billboards技术、地形

绘制技术等，要求提交源程序和实验报告；

(2)学习并编程实现游戏引擎中的动画技术：粒子系统技术、碰撞检测技术等，

要求提交源程序和实验报告；

(3)学习并应用典型游戏引擎，要求写一个游戏策划方案，并且用该引擎编程实

现，最后提交。

2、本课程在课外练习方面的要求：

自学游戏引擎编程，写一个简单游戏引擎。